基本情報 令和7年度 科目A 問7：テクノロジ系に関する問題

答えは d「80（％）」 です。

「回線利用率」は、回線の最大能力に対して、実際にどれくらい使ったかの割合。たとえば最大100km/hの車で道路を走るとき、実際は80km/hで走った→利用率80% という感じ。

計算の流れ：

1. 1GB = 8Gbit（バイトをビットに直す。1バイト＝8ビット）

2. 制御情報20%付加 → 8 × 1.2 = 9.6Gbit を実際に流した

3. 5分 = 300秒、回線は40Mbit/秒なので最大 40 × 300 = 12000Mbit = 12Gbit 流せる

4. 利用率 = 9.6 ÷ 12 = 0.8 ＝ 80%

👉 覚え方：「実際に流した量 ÷ 最大流せる量」。バイトとビットの変換（×8）を忘れずに！

ほかの選択肢は単位変換ミス（×8 を忘れる等）で出やすい数字です。

なぜこれが正解か

正解は d。回線利用率 = 実際の転送データ量 ÷ 回線の理論最大転送量。

ステップ1：実際の転送量

• データ本体：1 GB = 8 G ビット（バイト→ビット変換 ×8）
• 制御情報 20% 付加：8 × 1.2 = 9.6 G ビット

ステップ2：回線の理論最大量

• 帯域：40 M ビット／秒、時間：5 分 = 300 秒
• 最大量：40 × 300 = 12,000 M ビット = 12 G ビット

ステップ3：利用率

• 9.6 ÷ 12 = 0.8 = 80%

各選択肢の解説

• a 10：単位変換を全くしていない誤答パターン。
• b 53：制御情報の付加を考慮し忘れた値。
• c 67：制御情報を「20% 増し」ではなく「20% 引き」で計算した誤り。
• d 80：正しい計算結果。正解。

覚え方・ひっかけ注意

「B（バイト）と b（ビット）の取り違えに注意」。問題文で大文字Bか小文字bかを必ずチェック。回線速度はビット／秒で表記、ファイルサイズはバイト表記が多い。1 GB = 8 G ビットの変換は反射的にできるように。「制御情報20%付加」は実データに1.2倍することを忘れずに。

理論的背景

回線利用率（Link Utilization）は通信工学における基本指標で、実効スループット（Effective Throughput）÷ 帯域幅（Bandwidth） で定義される。実効スループットは「ペイロード＋プロトコルオーバーヘッド（ヘッダ・トレーラ・ACK・再送）」を含む実際の転送ビット数を時間で割った値。本問の「20% の制御情報」はプロトコルヘッダ・フッタ・SYN/ACK 等のオーバーヘッドに相当する。

実務での使われ方

• プロトコルオーバーヘッド実例：TCP/IP over Ethernet では Ethernet ヘッダ(14B)+ IP(20B)+ TCP(20B)+ 末尾(4B) = 約58B が固定オーバーヘッド。MTU 1500B では約3.9%。VPN・暗号化（IPsec, TLS）で追加オーバーヘッド10〜30%。
• ネットワーク設計：利用率70〜80% が現実的な運用上限（バースト時のキューイング遅延・パケットロス回避）。100% に近づくと M/M/1 待ち行列モデルで遅延が指数的に増大。
• TCP の輻輳制御：Slow Start・Congestion Avoidance（AIMD）で実効スループットを制御。BDP（Bandwidth-Delay Product）に対する受信ウィンドウサイズ不足で帯域が活かせない現象（長距離高速回線で頻発）も実務論点。

試験での位置づけ

科目A「ネットワーク」の計算問題で頻出。基本情報では：

• 単位変換（K/M/G/T、bit/Byte、SI接頭辞 vs 2進接頭辞 KiB/MiB）
• スループット計算（実効帯域、伝送効率）
• 待ち行列理論（M/M/1：平均待ち時間 = ρ/(μ(1-ρ))、利用率の関数）
• パケットロス・再送によるスループット低下（TCP/IP の Mathis の式：BW ≈ MSS/(RTT×√loss)）

まで踏み込む。

選択肢の発展補足

• 帯域幅（bandwidth）と帯域（throughput）の使い分け：前者は理論最大、後者は実測値。日本語ではどちらも「帯域」と訳されるため混乱しやすい。
• 単位接頭辞の罠：通信業界は SI（K=1000）、ストレージ業界は2進（KiB=1024）が混在。1 GB = 10^9 バイトか 2^30 バイトかで結果が変わる。試験は基本 SI 表記（1G=10^9）。
• 1バイト=8ビットは ASCII 文字1個＝1バイトのスケール感と一緒に覚える。
• 派生計算：ファイル分割転送（並列度を上げてスループット向上）、CDN によるレイテンシ削減（帯域でなく RTT が支配的なケース）、QoS による帯域配分（DSCP マーキング）。